Билет №14. Вопрос №2.

В настоящее время для снижения цены и повышения эффективности системы контроля состояния объекта фирмы, занимающиеся их разработкой и выпуском, активно внедряют беспроводные технологии передачи оперативной информации. Получаемые при этом системы или полностью построены на основе стандартов беспроводных сетей связи или объединяют в себя проводные и беспроводные технологии передачи данных.

Беспроводные охранные системы зачастую строятся как с передающим информацию о состоянии объекта радиоканалом связи, так и с приемным радиоканалом, по которому передаются сигналы управления системой контроля объекта. Применение дуплексного режима работы, то есть режима, при котором возможна одновременная передача информации одновременно в обе стороны, применяется в таких устройствах реже. Понятно, что проблема для устройства будет заключаться не в способности канала передавать дуплексную информацию, а в возможности одновременной работы приемника и передатчика (например, необходимо наличие частотного разноса каналов, наличие двух антенн – приемной и передающей), хорошей взаимной развязки каналов связи, гетеродина смесителя и модулятора передатчика, и т.д.

Все это ведет к удорожанию всей системы сигнализации. Поэтому для снижения ее стоимости, где это надо, применяется полудуплексный режим работы. В этом случае в каждый момент времени информация передается только в одну сторону. По окончании приема/передачи некоторого объема информации приемопередатчики системы контроля объекта синхронно переключают направление передачи данных. При этом, в общем случае, ввиду отсутствия проблем с взаимным проникновением подканалов передачи и приема, применяемые полудуплексные протоколы обмена данными характеризуются большей помехоустойчивостью и возможностью использования всей выделенной ширины полосы пропускания канала. За это система платит эффективностью использования канала для передачи данных по сравнению с дуплексным режимом работы, что в нашем случае не столь критично так как требования по скорости передачи данных радиоканалом в охранных системах значительно ниже чем, например, в системах беспроводного абонентского доступа.

Для реализации беспроводных каналов передачи данных многие фирмы производители радиотехнической элементной базы выпускают миниатюрные интегральные микросхемы приемников и передатчиков с малым потреблением энергии.

Существует ряд традиционных решений, основанных на дискретных LC-схемах передатчиков и сверхрегенеративных приёмников. Такие приёмники характеризуются невысокой избирательностью и большой восприимчивостью к помехам. Из практики известно, что устройства, проектируемые на основе сверхрегенеративных систем, несмотря на малую потребляемую мощность, простоту и дешевизну, имеют ограниченное применение из-за сравнительно низкой надёжности. Они могут самопроизвольно включаться или вообще отказываться работать, поэтому их не используют в профессиональных решениях (встречаются случаи включения автосигнализации в припаркованной у тротуара машине пешеходом, разговаривающим по сотовому телефону).

Супергетеродинные приёмники, с другой стороны, имеют стабильные параметры, хорошую чувствительность и избирательность, но это приводит к усложнению устройства. В таких схемах используется распределение усиления между усилителями ВЧ и ПЧ. Однако, их основным недостатком является большая потребляемая мощность, нежелательное излучение гетеродина, больший размер и высокая стоимость. Похожая ситуация и с передатчиками: узкая полоса и высокая стабильность частоты в широком температурном диапазоне требуют больших размеров и стоимости.

Сегодня многие фирмы занимающиеся разработкой и изготовлением радиоэлектронных «изделий» идут по другому принципу. Фирмы, используют гибридные микросборки, интегрирующие фильтры и резонаторы на поверхностных акустических волнах (ПАВ или ASH структуры), а также ВЧ аналоговые и цифровые цепи. Выпускаемые микросборки выполняют роль радиоприёмников, передатчиков и приёмопередатчиков для передачи цифровых сигналов на фиксированных частотах. Они упакованы в миниатюрные керамические планарные корпуса малого размера, имеют рабочий температурный диапазон от -40 до +85°С, а их применение не требует ни внешних высокостабильных частотозадающих компонентов, ни настройки.

Первые практические реализации ASH-технологии (середина 90х годов 20 века) представляли собой согласованные наборы из специализированной микросхемы и 2 ПАВ-устройств. Сейчас в виде единой микросборки поставляются не только приёмники, но и приёмопередатчики. Более того, ASH-структуры усиленно развиваются, и на смену их второму поколению приходят следующие. Новое поколение pin-to-pin совместимо с предыдущим, но имеет ещё один каскад ПАВ-фильтрации, значительно улучшенную чувствительность (достигается чувствительность -98 дБм и подавление боковых полос не менее чем на 90 дБ) и расширенный динамический диапазон. Введён экономичный режим энергопотребления. Суммируя всё сказанное, можно сказать, что приёмник с архитектурой ASH имеет больше преимуществ, чем его супергетеродинный эквивалент. Все необходимые функции заключены в одной микросборке. Схемы ПАВ дают возможность разместить весь приёмник в необычайно маленьком корпусе. Не требуется регулировка частоты. Отсутствие высокочастотного гетеродина устраняет проблему паразитного излучения и уменьшает потребление тока. Дальнейшее уменьшение потребляемой мощности получается за счёт попеременно включаемых в преселекторе усилителей ВЧ, что снижает потребляемый ток вдвое.